第一章質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間空間ppt課件

1、第一章第一章質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 時(shí)間時(shí)間 空間空間 1-0 1-0 第一章教學(xué)根本要求第一章教學(xué)根本要求 1-1 1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描畫(huà)之一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描畫(huà)之一 1-2 1-2 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描畫(huà)之二質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描畫(huà)之二 1-3 1-3 經(jīng)典時(shí)空觀及其局限性經(jīng)典時(shí)空觀及其局限性 4-0 4-0 第四章教學(xué)根本要求第四章教學(xué)根本要求 * *1-4 1-4 相對(duì)論時(shí)空觀念相對(duì)論時(shí)空觀念 一、掌握位矢、位移、速度和加速度等概念一、掌握位矢、位移、速度和加速度等概念. .二、利用矢量求導(dǎo)，在直角坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作平二、利用矢量求導(dǎo)，在直角坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和加速度面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和加速度.

2、 .三、掌握質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的切向加速度、法向加三、掌握質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的切向加速度、法向加速度；角量與線量的關(guān)系速度；角量與線量的關(guān)系. .四、了解慣性參考系、伽利略變換和經(jīng)典時(shí)空觀，四、了解慣性參考系、伽利略變換和經(jīng)典時(shí)空觀，了解狹義相對(duì)論產(chǎn)生的科學(xué)背景，了解狹義相了解狹義相對(duì)論產(chǎn)生的科學(xué)背景，了解狹義相對(duì)論的根本原理和時(shí)空觀的根本實(shí)際對(duì)論的根本原理和時(shí)空觀的根本實(shí)際. .* *五、了解狹義相對(duì)論中同時(shí)的相對(duì)性及長(zhǎng)度收五、了解狹義相對(duì)論中同時(shí)的相對(duì)性及長(zhǎng)度收縮效應(yīng)和時(shí)間縮效應(yīng)和時(shí)間 膨脹效應(yīng)膨脹效應(yīng)預(yù)習(xí)要點(diǎn)預(yù)習(xí)要點(diǎn)閱讀教材附錄閱讀教材附錄1中的一、二、四以及附錄中的一、二、四以及附錄4中的

3、四中的四.領(lǐng)會(huì)位置矢量、位移、速度、加速度的定義及相互領(lǐng)會(huì)位置矢量、位移、速度、加速度的定義及相互關(guān)系；認(rèn)識(shí)它們?cè)诿璁?huà)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中所起的作用關(guān)系；認(rèn)識(shí)它們?cè)诿璁?huà)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中所起的作用.運(yùn)動(dòng)方程的含義和表達(dá)式是什么？根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程如運(yùn)動(dòng)方程的含義和表達(dá)式是什么？根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程如何求速度和加速度？何求速度和加速度？1. 1. 物體運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的物體運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的, ,但運(yùn)動(dòng)的描畫(huà)是相對(duì)的但運(yùn)動(dòng)的描畫(huà)是相對(duì)的. . 2. 2. 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性 選取的參考系不同，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)情況的描畫(huà)不同，選取的參考系不同，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)情況的描畫(huà)不同，這就是運(yùn)動(dòng)描畫(huà)的相對(duì)性這就是運(yùn)動(dòng)描畫(huà)的相對(duì)性. . 參考系: 為確定物體

4、位置和描畫(huà)物體運(yùn)動(dòng)而選為根據(jù)的一個(gè)或一組彼此相對(duì)靜止的物體.3. 坐標(biāo)系坐標(biāo)系 在選定的參考物上建立固定的坐標(biāo)系，可在選定的參考物上建立固定的坐標(biāo)系，可定量確實(shí)定質(zhì)點(diǎn)的位置，描畫(huà)其運(yùn)動(dòng)。定量確實(shí)定質(zhì)點(diǎn)的位置，描畫(huà)其運(yùn)動(dòng)。常用坐標(biāo)系：常用坐標(biāo)系：直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系 x , y , z , 球坐標(biāo)系球坐標(biāo)系 r, ,柱坐標(biāo)系柱坐標(biāo)系 , , z , 自然坐標(biāo)系自然坐標(biāo)系 ( s ).1. 1. 位置矢量位置矢量r*Pxyzxzyokzj yi xr222rrxyz 確定質(zhì)點(diǎn)確定質(zhì)點(diǎn)P在空間的位置在空間的位置的物理量稱位置矢量的物理量稱位置矢量, 簡(jiǎn)稱位簡(jiǎn)稱位矢，用矢，用 表示表示.Prxzyor

5、xcosrzcosrycos位矢位矢 的方向：的方向：r位矢位矢 的大小：的大?。簉ijkr2. 2. 位移位移r描寫(xiě)質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量描寫(xiě)質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量. .在直角坐標(biāo)系在直角坐標(biāo)系 中中, 其位移的表達(dá)式為其位移的表達(dá)式為Oxyzoxyz1M2M1r2r 經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔 后后, 質(zhì)質(zhì)點(diǎn)位置矢量發(fā)生變化點(diǎn)位置矢量發(fā)生變化, 由始點(diǎn)由始點(diǎn) 指向終點(diǎn)指向終點(diǎn) 的有向線段稱為的有向線段稱為點(diǎn)點(diǎn) 到到 的位移的位移. t1M2M2M1Mr-1M2M1r2rkzzjyyixxr332211)()()(-1. 1. 位移的物理意義位移的物理意義 確切反映物體在空間位置的變化確切反映物體

6、在空間位置的變化, , 與途徑無(wú)關(guān)，與途徑無(wú)關(guān)，只決議于質(zhì)點(diǎn)的始末位置，是描畫(huà)形狀變化的物理量只決議于質(zhì)點(diǎn)的始末位置，是描畫(huà)形狀變化的物理量. .2. 2. 位移與路程位移與路程s)(1tr1P)(2tr2PrxyOzs P1P2兩點(diǎn)間的路程是不獨(dú)一的,可以是 或 ,而位移 是獨(dú)一的.rss 普通情況位移大小不等于普通情況位移大小不等于路程，即路程，即 ；只需當(dāng)；只需當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做一方向的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)做一方向的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，路程和位移的大小才相等路程和位移的大小才相等. .sr3. 3. 速度速度 平均速度平均速度 )()(trttrr- 在在 時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), 質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)從點(diǎn)A 運(yùn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)動(dòng)到點(diǎn)

7、 B, 其位移為其位移為t 物體的位移與發(fā)生這段位移物體的位移與發(fā)生這段位移所用的時(shí)間之比所用的時(shí)間之比. .trv 平均速度平均速度 與與 同方向同方向.rv描寫(xiě)物體運(yùn)動(dòng)快慢和位置變化方向的物理量描寫(xiě)物體運(yùn)動(dòng)快慢和位置變化方向的物理量. .r)(ttr)(trs時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), 質(zhì)點(diǎn)的平均速度質(zhì)點(diǎn)的平均速度txyzOA*B*ttrttr)()(-瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí), 質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向就是沿該點(diǎn)軌道曲線的切線方向就是沿該點(diǎn)軌道曲線的切線方向. 當(dāng)當(dāng) 時(shí)平均速度的極限叫做瞬時(shí)速度，簡(jiǎn)時(shí)平均速度的極限叫做瞬時(shí)速度，簡(jiǎn)稱速度稱速度.0tt

8、rtrtddlim0vsrdd當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí),0ttddets vB)(ttr)(trAsxyOz即：即：ddstv瞬時(shí)速率瞬時(shí)速率瞬時(shí)速率瞬時(shí)速率ddstvtddets vv速度速度 的大小稱為速率的大小稱為速率.222ddd()()()dddxyztttvv在直角坐標(biāo)系中在直角坐標(biāo)系中ktzjtyitxddddddv大?。捍笮。浩骄铀俣绕骄铀俣菳vBAvBvv與與 同方向同方向.va反映速度變化快慢和速度方向變化的物理量反映速度變化快慢和速度方向變化的物理量.xyOatv 某段時(shí)間內(nèi)某段時(shí)間內(nèi), 單位時(shí)間的速單位時(shí)間的速度增量即平均加速度度增量即平均加速度.4. 4. 加速度加速度AvA瞬

9、時(shí)加速度瞬時(shí)加速度22ddddrattv0 t時(shí)平均加速度的極限時(shí)平均加速度的極限.0dlimdtatt vv，xyzaa ia ja k222222ddddddddddddxxyyxattyattattzzvvvz加速度大?。杭铀俣却笮。?22xyzaaaa在直角坐標(biāo)系中在直角坐標(biāo)系中加速度方向：加速度方向：aaiax),cos(aajay),cos(aakaz),cos(ktzjtyitxtr)()()()()(txx )(tyy )(tzz 分量式分量式 從運(yùn)動(dòng)方程中消去參數(shù)從運(yùn)動(dòng)方程中消去參數(shù)t得到質(zhì)點(diǎn)位置坐標(biāo)之間的得到質(zhì)點(diǎn)位置坐標(biāo)之間的關(guān)系式稱為軌跡方程關(guān)系式稱為軌跡方程. 0),(

10、zyxf質(zhì)點(diǎn)位置矢量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系就是運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)位置矢量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系就是運(yùn)動(dòng)方程. .)(ta)(tr求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)積分積分積分積分( ) tv質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類根本問(wèn)題質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類根本問(wèn)題由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)辰的速度和加由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)辰的速度和加速度經(jīng)過(guò)求導(dǎo)計(jì)算；速度經(jīng)過(guò)求導(dǎo)計(jì)算；知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置, , 求質(zhì)點(diǎn)求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程經(jīng)過(guò)積分計(jì)算速度及其運(yùn)動(dòng)方程經(jīng)過(guò)積分計(jì)算. .例：知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程是例：知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程是 ， 式中式中R R 、是常數(shù)是常數(shù). .j tRi tRrsincos

11、1 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的分量式是運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的分量式是 tRytRxsin,cosxPt xyOR),(yx 由由 中消去時(shí)間參量中消去時(shí)間參量t t， tRytRxsin,cos222Ryxy求求: 1質(zhì)點(diǎn)軌道方程；質(zhì)點(diǎn)軌道方程； 2質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度.得到軌跡方程得到軌跡方程解：解：tRtytRtxysinddsindd-vvx2 2將將 對(duì)時(shí)間求導(dǎo)對(duì)時(shí)間求導(dǎo) tRytRxsin,cosRj tRi tRjaiaayx22)sincos(-R22xvvvytRtatRtayysinddcosdd22-vvxx2Raaa22xy 222RaaayxRv例：設(shè)質(zhì)點(diǎn)沿例：設(shè)質(zhì)點(diǎn)沿x x軸

12、作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度軸作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度 不隨時(shí)間不隨時(shí)間變化，初位置為變化，初位置為x0 x0，初速度為，初速度為 . . 試用積分法求出質(zhì)試用積分法求出質(zhì)點(diǎn)的速度公式和運(yùn)動(dòng)方程點(diǎn)的速度公式和運(yùn)動(dòng)方程. .0va解：由于質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)解：由于質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng),taddv所以所以taddv對(duì)上式兩邊做積分運(yùn)算對(duì)上式兩邊做積分運(yùn)算,taddv得得1Cat v將初始條件帶入上式將初始條件帶入上式, 確定積分常數(shù)確定積分常數(shù)01vC 所以速度公式為所以速度公式為at0vv由速度定義由速度定義, 有有txddv所以所以tattxd)(dd0vv對(duì)上式兩邊積分運(yùn)算對(duì)上式兩邊積分運(yùn)算:tatxd)

13、(d0v得得22021Cattx v將初始條件帶入上式將初始條件帶入上式, 確定積分常數(shù)確定積分常數(shù)02xC20021attxxv運(yùn)動(dòng)方程為運(yùn)動(dòng)方程為預(yù)習(xí)要點(diǎn)預(yù)習(xí)要點(diǎn)領(lǐng)會(huì)切向加速度和法向加速度的概念及物理意義；了領(lǐng)會(huì)切向加速度和法向加速度的概念及物理意義；了解切向加速度、法向加速度和總加速度的關(guān)系解切向加速度、法向加速度和總加速度的關(guān)系.領(lǐng)會(huì)圓周運(yùn)動(dòng)中角位移、角速度和角加速度的概念領(lǐng)會(huì)圓周運(yùn)動(dòng)中角位移、角速度和角加速度的概念. 了了解線量和角量的關(guān)系解線量和角量的關(guān)系.*3. 認(rèn)識(shí)同一質(zhì)點(diǎn)在不同坐標(biāo)系中的位置矢量關(guān)系式、認(rèn)識(shí)同一質(zhì)點(diǎn)在不同坐標(biāo)系中的位置矢量關(guān)系式、速度關(guān)系式和加速度關(guān)系式速度關(guān)

14、系式和加速度關(guān)系式.tttttd)(dlim)(03. 角速度：描畫(huà)質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和方向的物理量角速度：描畫(huà)質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和方向的物理量.1. 角位置角位置:)(txyorAB4. 角加速度：角加速度：220ddddlimtttt2. 角位移：質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度角位移：質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ，單位，單位rad弧度弧度.對(duì)于勻速對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)200021tttrs速度與角速度的關(guān)系式速度與角速度的關(guān)系式xyorABsr dddrsrtrddtrddvBA)(ttet)(ttet)(tette2在圓周運(yùn)動(dòng)中在圓周運(yùn)動(dòng)中:dtedvedtdvdtvdatt下面討論下面討論:dtedt大小：大?。悍较颍悍?/p>

15、向：dtdttetedtedtttttt000lim2sin2limlim相同所以方向與時(shí)net, 0,0所以：所以：tnttteedtdtedted0limntntnteRvedtdveRdtdsvedtdvedtdvedtdva2綜上：綜上：切向加速度切向加速度:rtrtaddddtv法向加速度法向加速度:rra22nvvnntteaeaa圓周運(yùn)動(dòng)加速度圓周運(yùn)動(dòng)加速度22ntaaatnarctanaa,a() v同一物體的運(yùn)動(dòng)，在不同參考系中，對(duì)其描畫(huà)不同同一物體的運(yùn)動(dòng)，在不同參考系中，對(duì)其描畫(huà)不同.Rrr uvvtRtrtrdddddduvvtrdd: :相對(duì)速度相對(duì)速度, ,tRdd:

16、 :牽連速度牽連速度. . ruxyyzzo orMRx 一個(gè)動(dòng)點(diǎn)一個(gè)動(dòng)點(diǎn)M, M, 兩個(gè)兩個(gè)參考系參考系, , 絕對(duì)參考系絕對(duì)參考系K,K,相對(duì)參考系相對(duì)參考系K K , K , K系相系相對(duì)對(duì)K K系以速度系以速度 作平動(dòng)作平動(dòng). .u: :絕對(duì)速度絕對(duì)速度, ,trdd*加速度關(guān)系加速度關(guān)系tuttddddddvv牽aaaaa有有 闡明在相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系中察看同闡明在相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系中察看同一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，所測(cè)得的加速度是一樣的一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，所測(cè)得的加速度是一樣的.假設(shè)兩個(gè)參考系作相對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)，即假設(shè)兩個(gè)參考系作相對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)，即 為常量，為常量，u0ddtu

17、那么那么 ,預(yù)習(xí)要點(diǎn)預(yù)習(xí)要點(diǎn)什么是慣性參考系什么是慣性參考系? ?了解伽利略坐標(biāo)變換建立的根據(jù)以及經(jīng)典時(shí)空觀念的了解伽利略坐標(biāo)變換建立的根據(jù)以及經(jīng)典時(shí)空觀念的根本內(nèi)容根本內(nèi)容. .狹義相對(duì)論的產(chǎn)生有怎樣的歷史背景狹義相對(duì)論的產(chǎn)生有怎樣的歷史背景? ? 狹義相對(duì)論的狹義相對(duì)論的兩條根本原理是什么兩條根本原理是什么? ?了解洛倫茲變換了解洛倫茲變換. .0NFPFamFPFN02. 2. 車廂參考系：車廂參考系：小球加速度為小球加速度為a- 小球靜止，因此小球的加小球靜止，因此小球的加速度為零，而它受的合力為零，速度為零，而它受的合力為零，這符合牛頓第二定律這符合牛頓第二定律. . 相對(duì)于作加速運(yùn)

18、動(dòng)的車廂參考系，牛頓第二定律相對(duì)于作加速運(yùn)動(dòng)的車廂參考系，牛頓第二定律不再成立不再成立. .a 在車廂中光滑桌面上有一個(gè)鋼球在車廂中光滑桌面上有一個(gè)鋼球, ,車廂以加速車廂以加速度向右前進(jìn)度向右前進(jìn). .a1. 1. 地面參考系：地面參考系：PNF 定義：適用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的參考系叫做慣性參考定義：適用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的參考系叫做慣性參考系；反之，叫做非慣性參考系系；反之，叫做非慣性參考系 . .慣性系的性質(zhì)慣性系的性質(zhì) 相對(duì)于一慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣相對(duì)于一慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣性系性系. . 反之，相對(duì)于一慣性系作加速運(yùn)動(dòng)的參考系一反之，相對(duì)于一慣性系作加速運(yùn)動(dòng)的參考系一

19、定不是慣性參考系，即一定是非慣性參考系定不是慣性參考系，即一定是非慣性參考系. .慣性系的判別慣性系的判別 判別能否是慣性系，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)察看判別能否是慣性系，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)察看. . 嚴(yán)厲的慣嚴(yán)厲的慣性系是關(guān)于參考系的一種理想模型性系是關(guān)于參考系的一種理想模型. . 太陽(yáng)參考系是一太陽(yáng)參考系是一個(gè)很好的慣性系，通常近似取地面參考系為慣性參考個(gè)很好的慣性系，通常近似取地面參考系為慣性參考系系. .1. 1. 伽利略坐標(biāo)變換伽利略坐標(biāo)變換 調(diào)查兩個(gè)相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系，兩者的調(diào)查兩個(gè)相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系，兩者的坐標(biāo)軸分別相互平行坐標(biāo)軸分別相互平行. .oyzxKzyxoKxxutuP0t時(shí)

20、時(shí), ,xx0一個(gè)參考系靜止一個(gè)參考系靜止 K K系，另系，另一個(gè)參考系沿一個(gè)參考系沿OxOx軸以速度軸以速度 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)KK系，系，u伽利略坐標(biāo)變換公式伽利略坐標(biāo)變換公式:txxu-yy zz tt 同時(shí)性是絕對(duì)的同時(shí)性是絕對(duì)的 在在K K系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在K K系中也是同時(shí)發(fā)系中也是同時(shí)發(fā)生的生的. .2. 2. 經(jīng)典時(shí)空觀經(jīng)典時(shí)空觀時(shí)間間隔是絕對(duì)不變量時(shí)間間隔是絕對(duì)不變量tt在在K K系和系和K K系中時(shí)間量度一樣系中時(shí)間量度一樣. .tt空間間隔是絕對(duì)不變量空間間隔是絕對(duì)不變量在在K K系和系和K K系中量度同一物體的長(zhǎng)度是一樣的系中量度同一物體的長(zhǎng)度是一樣

21、的. .即即1212xxxx-,11utxxutxx22 ll即即xx同理同理,yyzz21222zyxl21222zyxl所以所以3. 3. 經(jīng)典相對(duì)性原理經(jīng)典相對(duì)性原理由坐標(biāo)變換公式對(duì)時(shí)間求二階導(dǎo)數(shù)由坐標(biāo)變換公式對(duì)時(shí)間求二階導(dǎo)數(shù)xayyaazzaa aaamF amF經(jīng)典力學(xué)定律在伽利略變換下方式不變經(jīng)典力學(xué)定律在伽利略變換下方式不變. . 經(jīng)典力學(xué)相對(duì)性原理：力學(xué)景象對(duì)于一切慣經(jīng)典力學(xué)相對(duì)性原理：力學(xué)景象對(duì)于一切慣性系來(lái)說(shuō)，都遵守同樣的規(guī)律；或者說(shuō)，在研討力學(xué)性系來(lái)說(shuō)，都遵守同樣的規(guī)律；或者說(shuō)，在研討力學(xué)規(guī)律時(shí)，一切慣性系都是等價(jià)的規(guī)律時(shí)，一切慣性系都是等價(jià)的. .ttaxddddxxv

22、v 電磁實(shí)際的根本規(guī)律電磁實(shí)際的根本規(guī)律-麥克斯韋方程組對(duì)伽利略麥克斯韋方程組對(duì)伽利略變換不具有不變性；經(jīng)典實(shí)際假定變換不具有不變性；經(jīng)典實(shí)際假定“以太為絕對(duì)參考以太為絕對(duì)參考系，光波、地球皆相對(duì)以太作絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)伽利略變系，光波、地球皆相對(duì)以太作絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)伽利略變換，光波在地球上沿不同方向的速度應(yīng)不同換，光波在地球上沿不同方向的速度應(yīng)不同. .思索：思索：1. 什么時(shí)空能使麥克斯韋方程組具有不變性？什么時(shí)空能使麥克斯韋方程組具有不變性？2. “以太以太 能否存在？能否存在？ 邁克耳孫邁克耳孫- -莫雷實(shí)驗(yàn)闡明：光在地球上沿不同方向莫雷實(shí)驗(yàn)闡明：光在地球上沿不同方向的傳播速度無(wú)差別的傳播

23、速度無(wú)差別. .經(jīng)典物理實(shí)際經(jīng)典物理實(shí)際電磁景象實(shí)驗(yàn)電磁景象實(shí)驗(yàn)矛盾矛盾 洛倫茲提出，同一事件在洛倫茲提出，同一事件在K K系和系和K K系間的時(shí)空坐標(biāo)系間的時(shí)空坐標(biāo)關(guān)系為關(guān)系為系Kyyzz22)/(1/ cucuxtt-2)/(1cuutxx-系Kyyzz22)/(1/cucuxtt-洛倫茲變換與電磁景象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致洛倫茲變換與電磁景象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致. .21(u/c)tx-vx令令2)/(11cu-211-) (utxx系Kyyzz)/ (2cuxtt)(utxx-系Kyyzz)/(2cuxtt-1cu/ 洛侖茲變換與電磁景象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致洛侖茲變換與電磁景象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致. .

24、 1. 愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理 一切慣性參考系中物理規(guī)律都是一樣的，或者說(shuō)一切慣性參考系中物理規(guī)律都是一樣的，或者說(shuō), , 在一切慣性系中在一切慣性系中, ,物理定律的數(shù)學(xué)方式堅(jiān)持不變物理定律的數(shù)學(xué)方式堅(jiān)持不變. .2. 光速不變?cè)?在一切慣性系中，光在真空中的速率一樣，與慣在一切慣性系中，光在真空中的速率一樣，與慣性系之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，也與光源、察看者的運(yùn)動(dòng)性系之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，也與光源、察看者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)無(wú)關(guān). . 從這兩條原理出發(fā)，愛(ài)因斯坦推導(dǎo)出和洛倫茲變從這兩條原理出發(fā)，愛(ài)因斯坦推導(dǎo)出和洛倫茲變換完全一樣的時(shí)空坐標(biāo)變換式，并指出：時(shí)間和空間換完全一樣的時(shí)空坐標(biāo)變換式，并指出：時(shí)間和空間

25、及其時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)而不可分割的，及其時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)而不可分割的，時(shí)鐘的快慢和量尺的長(zhǎng)短都要受運(yùn)動(dòng)形狀的影響時(shí)鐘的快慢和量尺的長(zhǎng)短都要受運(yùn)動(dòng)形狀的影響. .1. 1. 時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)三者嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)，不可分割時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)三者嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)，不可分割. .2. 2. 同時(shí)性是相對(duì)的，在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩同時(shí)性是相對(duì)的，在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，相對(duì)另一個(gè)慣性系不同時(shí)；反之，在一個(gè)慣個(gè)事件，相對(duì)另一個(gè)慣性系不同時(shí)；反之，在一個(gè)慣性系中不是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，相對(duì)另一個(gè)慣性系性系中不是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，相對(duì)另一個(gè)慣性系有能夠同時(shí)有能夠同時(shí). .3.

26、空間間隔與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)空間間隔與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度發(fā)生縮短動(dòng)方向上的長(zhǎng)度發(fā)生縮短.4. 4. 時(shí)間間隔與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，任何自然過(guò)程在相時(shí)間間隔與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，任何自然過(guò)程在相對(duì)其運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)與在相對(duì)其靜止的慣性系中對(duì)其運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)與在相對(duì)其靜止的慣性系中觀測(cè)相比，前者比后者的速度延緩觀測(cè)相比，前者比后者的速度延緩. . 在在K K系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩事件，它們的時(shí)空系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩事件，它們的時(shí)空坐標(biāo)為坐標(biāo)為事件事件 2 ),(222tzyx),(111tzyx事件事件 1這兩個(gè)事件在這兩個(gè)事件在K K系的時(shí)空坐標(biāo)為系的時(shí)空坐標(biāo)為),(2222tzyx事件事件 2 ),(1111tzyx事件事件 1),(1122221xctxcttuu-由洛倫茲變換由洛倫茲變換)(1222222xctxcttuu-兩式相減，得兩式相減，得)(21212xxctt-u 結(jié)論結(jié)論 ：不同地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中：不同地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中